Pierwszenstwo: Opublikowano: 29. I. 1968 KI. 40 b, 17/00 MKP C 22 c / i%Q UKD 669.55 Wlasciciel patentu: Stolberger Zink Aktiengesellschaft fiir Bergbau und Huttenbetrieb, Akwizgran (Niemiecka Republika Fe¬ deralna) Stop cynkowy i sposób jego wytwarzania Stop cynku odpowiedni do przeróbki na blachy, tasmy, rury, prety i druty powinien miec nie tylko wytrzymalosc na rozciaganie od 30 do 35 kG/mm2, lecz przede wszystkim jego wytrzy¬ malosc na pelzanie musi wynosic 5 do 8 kG/mm2 (przy 1% wydluzenia na rok), a podatnosc do ksztaltowania na zimno przez giecie, zawijanie, sciskanie i przeciaganie w temperaturze poko¬ jowej musi byc bez zarzutu.Stwierdzono, ze wydluzenie przy zerwaniu jest niewystarczajace jako miara podatnosci do zmiany ksztaltu i nie znajduje sie w zadnym jednoznacz¬ nym zwiazku z praktyka. Natomiast miara o praktycznym znaczeniu jest próba zawijania, która polega na zawijaniu próbki tworzywa o 180°. Jakosc krawedzi zawiniecia ocenia sie na podstawie wygladu jako: 3 — gladka, 2 — chropowata, 1 — popekana, 0 — przelom.Wymagana wytrzymalosc uzyskano juz u licz¬ nych plastycznych stopów cynkowych, sposród których praktycznie stosuje sie zwlaszcza ubogie w aluminium, lub w ogóle nie zawierajace alumi¬ nium stopy cynkowo-miedziowe wzglednie cynko- wo-miedziowo-manganowe. Jednak ich wytrzyma¬ losc na pelzanie jest niedostateczna. Wprawdzie mozna ja podwyzszyc przez wyzarzenie, lecz z kolei odbywa sie to kosztem podatnosci do zmia¬ ny ksztaltu. Zwiekszenie wytrzymalosci na rozcia¬ ganie, twardosci i wytrzymalosci na pelzanie przez dodanie magnezu lub litu prowadzi jednoczesnie 10 25 do zwiekszenia kruchosci, której przy pomocy obróbki cieplnej nie mozna usunac wcale, albo mozna tylko obnizyc, lecz w niedostatecznym stopniu.Dlatego tez magnez zawarty we wszystkich stopach cynku do przeróbki plastycznej nie za¬ wierajacych aluminium okresla sie jako zanie¬ czyszczenie i dopuszcza jedynie w najmniejszych zawartosciach.Znane od niedawna stopy cynku do przeróbki plastycznej zawierajace tytan o zawartosci tytanu na przyklad 0,05 do 0,5% wagowych i miedzi do 2% wagowych w stanie walcowanym na go¬ raco albo po walcowaniu na zimno z nastepnym wyzarzaniem wykazuja wytrzymalosc na pelzanie od 6 do 8 kG/mm2 i liczbe zawijania 3. Ich wytrzymalosc na rozciaganie wynosi 18 do 22 kG/mm2 jest wiec wystarczajaca jedynie przy srednich obciazeniach. Elementy nosne z profilo¬ wanych blach, tasm lub pretów z tych stopów nie moga jeszcze konkurowac z innymi tworzy¬ wami przy danej konstrukcji i obciazeniu. Pod¬ wyzszenie wytrzymalosci przy pomocy wysokich zawartosci miedzi, to jest ponad 1,5% wagowych prowadzi do obnizenia wytrzymalosci na pelzanie i podatnosci do zawijania. Natomiast dodatki alu¬ minium w ilosci ponad 0,01% wagowych staja sie przyczyna tworzenia sie w strukturze krysz¬ talów AlaTi i tym samym powstawanie kruchosci (liczba zawijania = 0). 5459554595 3 Przedmiotem wynalazku jest stop cynku zawie¬ rajacy okolo 0,05 do 0,5% wagowych tytanu i dodatkowo beryl oraz(lub) lit oraz(lub) zwlasz¬ cza magnez w ilosci od 0,003 do 0,1% wagowych.W szczególnosci stwierdzono, ze w stopie o skla¬ dzie wedlug wynalazku mozna uzyskac znaczne podwyzszenie wytrzymalosci, wytrzymalosc na pelzanie i twardosci bez obnizenia podatnosci do ksztaltowania, jezeli zachowuje sie okreslone wa¬ runki przeróbki.Ponizej porównano stopy w stanie walcowanym po 80% redukcji po wykonaniu na zimno (war¬ tosci A) i po wyzarzaniu w temperaturze 250°C, (wartosc G), podajac ich wytrzymalosc na roz¬ ciaganie Rr kG/mm2, wytrzymalosc przy dlugo¬ trwalym obciazeniu D.F kG/mm2 dla 1% wydlu¬ zenia na rok, twardosc wedlug Brinella H3 kG/mm2 i liczbe zawijania F. 1 Lp. |Cu% 1 2 3 4 i 0,8 0,8 0,8 Ti% |Mg% —: — 0,15 0,20 ' — 0,01 0,01 A/G A G A G A G A G Rr 25 16 35 22 25 18 45 35 D.F. 2 3 3 4 3 6 3 8 HB 35 33 70 60 35 45 70 60 F 1 2 1 0 0 2 3 0 3 Wyniki te spelniaja wymagania postawione po¬ czatkowo (+), nie spelniaja ich (—), lub spelnia¬ ja tylko czesciowo (±)., Lp. 1 2 3 4 A G A G A G A G Rr ± + ± + + D.F.— — + + | HB _ + + ± + + ,F 1 + + + | + Stop 4 zawierajacy 0,20% wagowych Ti i 0,01% wagowych Mg spelnia wiec, zwlaszcza w stanie wyzarzonym, wszystkie postawione wymagania.W szczególnosci stwierdzono, ze osiagalna wy¬ trzymalosc przy dlugotrwalym obciazeniu 8 kG/mm2, przy 1% wydluzeniu na rok, zalezy od pozornie jednorodnego rozdrobnienia w strukturze faz za¬ wierajacych tytan i tym samym zalezy od wiel¬ kosci wlewków. Wyjasniaja to ponizsze dane.Stop zawierajacy 0,3% wagowych Ti, w postaci wlewków róznej wielkosci, walcowano na goraco w temperaturze 250CC dp grubosci 5 mm, na¬ stepnie walcowano na zimno do grubosci 1 mm (stopien zwalcowania 80%) i wyzarzono w tempe¬ raturze 250°C.Dla porównania przerabiano w takich samych warunkach stop zawierajacy 0,3% wagowych Ti i 0,01% wagowych Mg oraz mierzono ich wy¬ trzymalosc przy dlugotrwalym obciazeniu. Wyniki sa nastepujace: 10 15 20 30 40 45 50 55 Ciezar Wlewka kG 20 100 300 500 [ 800 Wytrzymalosc przy dlugotrwalym obciazeniu kG/mm2 przy 1% wy¬ dluzenia na rok 0,3% Ti, reszta Zn 8,0 7,5 6,0 5,0 4,0 0,3% Ti, 0,01% Mg reszta Zn 9,0 9,0 8,5 8,0 8,0 65 Stop cynkowo-tytanowy zawierajacy magnez wykazuje w strukturze najwieksze rozdrobnienie faz zawierajacych tytan, natomiast stop nie za¬ wierajacy magnezu wykazuje róznice na prze¬ kroju wlewka.Tak wiec w przypadku wlewków o ciezarze powyzej 100 kG maksymalnie osiagalna wytrzy-. malosc przy dlugotrwalym obciazeniu stopów cyn- kowo-tytanowych maleje, natomiast u stopów cynkowo-tytanowo-magnezowych wielkosc ta po¬ zostaje w wysokim stopniu niezalezna od ciezaru wlewka.Podane wartosci wskazników wytrzymaloscio¬ wych mozna uzyskac dla stopów cynkowych opar¬ tych na cynku rafinowanym, hutniczym lub mie¬ szaninach tych gatunków, przy zachowaniu po¬ nizszych warunków.Zawartosc tytanu wynosi od 0,05 do 0,5% wa¬ gowych a magnezu oraz(lub) litu oraz(lub) berylu od 0,003 do 0,1% wagowych. Górna granica za¬ wartosci aluminium oraz(lub) zelaza w tych sto¬ pach wynosi 0,01% wagowych. Dopuszczalne i czesto korzystne sa zawartosci miedzi w gra¬ nicach od 0,1 do 1,7% wagowych, manganu do 0,4% wagowych i niklu oraz(lub) kobaltu do 0,2% wagowych.Po przeróbce na goraco przez walcowanie lub zgniatanie przy redukcji grubosci co najmniej 20%, zwlaszcza 50 do 95%, stopy przerabia sie dalej plastycznie na zimno (walcuje, przeciaga) w tem¬ peraturach ponizej 150°C, zwlaszcza w 20 do 80°C i wreszcie wyzarza w temperaturach powy¬ zej 150°C, zwlaszcza w temperaturach 200 do 350°C.Uzyskuje sie wówczas nastepujace charaktery¬ styczne wlasnosci: wytrzymalosc na rozciaganie: nie mniej niz 30 kG/mm2, przewaznie 33 do 43 kG/mm2; wytrzymalosc przy dlugotrwalym obciazeniu: 8 do 9 kG/mm2, nie mniej jednak niz 7 kG/mm2; twardosc wedlug Brinella: nie mniej niz 50 kG/mm2, przewaznie 55 do 65 kG/mm2.Zawijanie o 180° bez pekniec, co odpowiada liczbie zawijania 3.Stopy wedlug wynalazku odznaczaja sie wy¬ stepowaniem naturalnej granicy elastycznosci no¬ wego rodzaju u stopów cynkowych do przeróbki54595 5 6 plastycznej, przy czym stosunek granicy do wy¬ trzymalosci przewyzsza 0,8.Do wytwarzania stopów cynkowych zawieraja¬ cych tytan uzywa sie tytan w postaci proszku tytanowego lub tzw. gabka tytanowa, która otrzy¬ muje sie miedzy innymi przez redukcje TiCU przy pomocy magnezu. Poniewaz w czasie tej re¬ dukcji magnez stosuje sie w nadmiarze, to pro¬ dukt reakcji zawiera obok tytanu takze magnez i odpowiednie ilosci chlorku magnezowego. Oba te skladniki usuwa sie w znany sposób w procesie rektyfikacji lub przez traktowanie kwasem tak, ze gabka tytanowa zawiera zwykle tylko 0,05 do 0,2% wagowych magnezu i nieco MgCl2. Te gabke tytanowa wprowadza sie za tym do stopu cynkowego zawsze ponizej 0,001% wagowych Mg przy 0,5% wagowych tytanu. Ponadto stwierdzono, ze wlasnosci stopu zawierajacego 0,05 do 0,5% wagowych tytanu i 0,003 do 0,1% wagowych ma¬ gnezu sa szczególnie powtarzalne wtedy, gdy do wytwarzania stopu cynkowo-tytanowo-magnezo- wego stosuje sie gabke tytanowa z niecalkowicie usunietym chlorkiem magnezowym i magnezem.Z jednej strony chlorek magnezowy zawarty w tytanie dziala przy wytwarzaniu stopów cynko- wo-tytanowych lub stopów przygotowawczych jako zuzel chroniacy ciekly stop przed powsta¬ waniem zgaru, z drugiej strony magnez potrzebny dla stopu cynkowo-tytanowo-magnezowego zosta¬ je wprowadzony don bez strat.W celu wytwarzania stopów zawierajacych 0,05 do 0,5% wagowych tytanu i 0,003 do 0,1% wago¬ wych magnezu, zwlaszcza dla srednich zawartosci magnezu wynoszacej 0,01% wagowych kazdorazo¬ wo dobiera sie odpowiednia gabke tytanowa za¬ wierajaca magnez i chlorek magnezowy. PL